MIT专家：“1号机”和“3号机”爆炸原因

dingwt008

1号机组和3号机组的爆炸原因类似。当核电站发生事故，冷却失灵或供电停止时，第一反应是为反应堆减压。这可以通过打开反应堆容器的减压安全阀来实现。水和蒸汽的混合物会流入抑压池，因此反应堆的形状被设计成环形。通过将热蒸汽释放到抑压池中，一些蒸汽会冷凝为液态，从而保证安全壳内压力不会过高。
反应堆容器内的压力可以通过排出水和蒸汽混合物来降低。而当压力降低后就更容易向容器中注水，从而冷却燃料。地震之后这个程序在稳步实行，但遗憾的是，由于地震太猛烈，引发了同样强烈的海啸。海啸使电站内的柴油机和配电装置失灵，没有电力，水泵不能工作，热量无法移除，因此反应堆容器中的水温开始升高。
反应核心水温升高的同时，一些水开始气化，最终一些燃料棒暴露在水面之上。燃料棒有锆合金覆层，如果锆合金的温度不断升高，在有氧气的情况下（蒸汽中就有氧气）就能发生产氢的化学反应。4%的氢气与氧气混合时是高度可燃的，然而在有大量水蒸气的情况下，氢气不会燃烧。
/ i/ J( }* a+ Z& b随着时间推移，安全壳内的压力升到比平时更高的水平。安全壳是防止放射性物质释放到环境中的最大屏障，不惜一切代价也要保证它的完好。根据预案，在这种情况下应该将一些蒸汽释放到大气中，以保证压力处在可控范围。
之后究竟发生了什么，还没有确切消息，然而下面介绍的原理很可能就是爆炸的基本解释。人们决定通过一些管道将蒸汽排到安全壳之外、反应堆厂房之内。此时，蒸汽和氢气与空气在厂房中混合。这种混合物含有大量水蒸气，因此尽管含有氢气和氧气（来自空气），也还不是爆炸性的。然而，厂房屋顶比安全壳内的温度低很多，一些水蒸气冷凝成了水，从而浓缩了混合物中的氢气和氧气。这个过程延续了很长时间，而一旦有火源（例如电器产生的火星），就会引起1号和3号机组那样的爆炸。厂房屋顶被严重破坏，而安全壳结构并没有受损。
爆炸之后立刻能探测到辐射水平产生峰值，因为蒸汽中有一些放射性物质。当锆合金覆层发生产氢反应时，会释放一些裂变产物。燃料中大部分放射性物质会留在燃料中，但一些裂变产物是稀有气体（氙和氪），一旦覆层产生破裂，就会直接从燃料棒释放。所幸氪和氙的放射性危害不是很严重，因为它们在化学上是惰性的，不会与人类或植物反应。此外，少量的碘和铯会被蒸汽一同带出。因此，当厂房屋顶被破坏时，这些放射性核素也同样会迅速释放，这就是探测到辐射峰值的原因。辐射升高后又迅速降低，这是因为安全壳没有遭到破坏，释放的放射性核素并没有增加，而爆炸时释放的少量放射性核素已经迅速衰变、扩散。
; s+ _! [) \! k5 l2 `' i. l原文看这里
2 g2 o" G7 h; _3 A1 j专业视角解读日本地震、核泄漏，请点击果壳 【地震特辑】
关于地震、核泄漏的更多问题， 向【果壳问答】提问